Μέτρηση θερμικών ιδιοτήτων υλικών αλλαγής φάσης

Abstract

Η παρούσα μελέτη χωρίζεται βασικά σε δύο τμήματα. Το πρώτο τμήμα περιλαμβάνει μια σύντομη θεωρητική μελέτη και παρουσίαση των υλικών αλλαγής φάσης και των μεθόδων μέτρησης των θερμικών ιδιοτήτων τους με έμφαση στην μέθοδο T-history. Το δεύτερο τμήμα περιέχει την περιγραφή των πειραματικών μετρήσεων που διεξήχθησαν στο εργαστήριο κλιματισμού του τομέα θερμότητος της σχολής μηχανολόγων μηχανικών του Ε.Μ.Π. Στόχος ήταν η μελέτη της μεθόδου T-history: 1) Με κυλινδρικά δοκίμια όπου τα αποτελέσματα ήταν αρκετά ικανοποιητικά στην περιοχή αλλαγής φάσης και 2) Εξέταση αν παραλλαγή αυτής με χρήση σφαιρικών δοκιμίων βελτιώνει την ποιότητα των αποτελεσμάτων. Αρχικά έγιναν μετρήσεις με γυάλινες σφαίρες διαμέτρου τα αποτελέσματα όμως δεν ήταν τα αναμενόμενα. Το επόμενο στάδιο ήταν η προσπάθεια να ελαχιστοποιήσουμε την άνιση κατανομή της θερμοκρασίας μέσα στο μετρούμενο υλικό. Μετά από αναλυτικότερους υπολογισμούς, καταλήξαμε στην χρήση γυάλινης σφαίρας μονωμένης όμως εξωτερικά με αφρώδη πολυουρεθάνη. Οι μετρήσεις που ακολούθησαν δεν απέδωσαν, κατά κύριο λόγο γιατί τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν δεν άντεξαν τις μεγάλες θερμοκρασιακές μεταβολές.

This study is divided into two main sections. The first section includes a brief presentation and theoretical study of phase change materials and methods of measurement of thermal properties with an emphasis on the T-history method. The second section contains a description of the experimental measurements conducted in the air-conditioning laboratory of the heat sector, Mechanical Engineering faculty of NTUA. The aim was to study the T-history method: First: With the use of cylindrical samples. The results in the phase change region were quite satisfying. Second: Examination if a variant of the T-history method using spherical samples improves the quality of results. Initially measurements were made with glass spheres of diameter but the results were not as expected. The next step was to attempt to minimize the uneven distribution of temperature in the measured material. After more detailed calculations, we used an externally insulated, with polyurethane foam, glass sphere. The following measurements failed, primarily because the used materials were not capable of withstanding the large temperature changes.